一种初冷器水循环系统及其控制方法
阅读说明：本技术 一种初冷器水循环系统及其控制方法 (Primary cooler water circulation system and control method thereof ) 是由 付志超 王延斌 刘海峰 张献文 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种初冷器水循环系统及其控制方法,属于初冷器技术领域；包括初冷器、上段水循环装置、下段水循环装置、地下补水装置、联通阀和初冷器控制站DCS；控制方法包括以下步骤：获取初冷器出口的煤气温度T；煤气温度T>25℃时,开启地下补水装置；煤气温度30℃<T<35℃时,调节煤气进、出气阀开度至1/2；煤气温度T>35℃时,调节煤气进、出气阀开度至1/4；煤气温度T<25℃时,判定上段循环水池水质条件,不达标则启动上段循环水池净化程序；煤气温度T<25℃时,判定下段循环水池水质条件,不达标则启动下段循环水池净化程序。本发明能够提高煤气的冷却效率、实现初冷器水循环系统排污与补水的自动控制。(The invention discloses a primary cooler water circulation system and a control method thereof, belonging to the technical field of primary coolers; the system comprises a primary cooler, an upper section water circulation device, a lower section water circulation device, an underground water replenishing device, a communicating valve and a primary cooler control station DCS; the control method comprises the following steps: acquiring the temperature T of the coal gas at the outlet of the primary cooler; when the temperature T of the coal gas is higher than 25 ℃, an underground water replenishing device is started; when the temperature of the coal gas is 30 ℃ and T is less than 35 ℃, the opening degrees of the coal gas inlet valve and the coal gas outlet valve are adjusted to 1/2; when the temperature T of the coal gas is higher than 35 ℃, the opening degrees of the coal gas inlet valve and the coal gas outlet valve are adjusted to 1/4; when the temperature T of the coal gas is less than 25 ℃, judging the water quality condition of the upper section of circulating water tank, and starting the purification program of the upper section of circulating water tank if the water quality condition of the upper section of circulating water tank does not reach the standard; and when the temperature T of the coal gas is less than 25 ℃, judging the water quality condition of the lower section of circulating water tank, and starting a purification program of the lower section of circulating water tank if the water quality condition does not reach the standard. The invention can improve the cooling efficiency of coal gas and realize the automatic control of pollution discharge and water supplement of the water circulation system of the primary cooler.)
技术领域
本发明涉及初冷器技术领域，尤其是一种初冷器水循环系统及其控制方法。
背景技术
在焦化生产过程中,煤气经上升管、集气管循环氨水喷洒冷却后的温度仍高达80～90℃，且含有大量焦油气和水蒸气以及其他杂质。为了进一步冷却煤气和冷凝水汽、焦油、萘蒸气等，减少煤气体积，便于输送和节省输送煤气所需动力，初冷器作为化产作业区煤气冷却降温第一道工序，通过中低温水在管层与壳层间的煤气接触换热实现对煤气的降温，对于改善后续工艺条件，提高煤气杂质去除效果，减少初冷器堵塞起着关键作用。
然而现有技术中，由于配置了蒸汽型制冷机，受厂况生产工序制约，蒸汽压力不稳定无法保证制冷机连续稳定工作，下段煤气温度控制很难达到工艺控制要求（20～25℃），并且受到煤气中杂质的影响，中低温循环水还需要定期人工排污，并调用地下水补水。
因此，为了提高煤气的冷却效率、实现排污与补水的自动控制，有必要研发一种初冷器水循环系统及其控制方法。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种初冷器水循环系统及其控制方法，能够提高煤气的冷却效率、实现初冷器水循环系统排污与补水的自动控制。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种初冷器水循环系统，包括将炼焦得到的煤气进行冷却的初冷器、在初冷器一段对煤气进行降温的上段水循环装置、在初冷器二段对煤气进行降温的下段水循环装置、与下段水循环装置一起对初冷器二段对煤气进行进一步降温的地下补水装置、控制上段水循环装置与下段水循环装置液位平衡的联通阀和初冷器控制站DCS。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述初冷器包括安装煤气进气阀的煤气入口管线、依次安装温度传感器和煤气出气阀的煤气出口管线。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述上段水循环装置包括用于储存循环水的上段循环水池、连接上段循环水池入口与初冷器一段水出口的上段循环回水管线、连接上段循环水池出口与初冷器一段水入口的上段循环进水管线和上段循环水池底部设置的上段排污管线；所述上段循环水池安装第一液位传感器；所述上段循环进水管线上安装为上段水循环提供动力的第一水泵和第一阀门；所述上段排污管线上安装上段排污阀。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述下段水循环装置包括用于储存循环水的下段循环水池、连接下段循环水池入口与初冷器二段水出口的下段循环回水管线、连接下段循环水池出口与初冷器二段水入口的下段循环进水管线和下段循环水池底部设置的下段排污管线；所述下段循环水池安装第二液位传感器；所述下段循环进水管线上安装为下段水循环提供动力的第二水泵和第二阀门；所述下段排污管线上安装下段排污阀。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述联通阀安装在上段循环回水管线与下段循环回水管线之间的管线上。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述地下补水装置包括连接地下水与下段循环进水管线的地下水补充管线；所述地下水补充管线上安装为地下水流入下段循环进水管线提供动力的地下水泵和地下水补充阀门。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述初冷器控制站DCS获取温度传感器、第一液位传感器和第二液位传感器的数据，并控制煤气进气阀、煤气出气阀的开度和第一水泵、第一阀门、第二水泵、第二阀门、地下水泵、地下水补充阀门、上段排污阀、下段排污阀和联通阀的开关。
一种初冷器水循环系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、初冷器控制站DCS获取温度传感器测量的初冷器出口的煤气温度T；
S2、S1中煤气温度T>25℃时，初冷器控制站DCS开启地下水泵和地下水补充阀门；
S3、S1中煤气温度30℃<T<35℃时，初冷器控制站DCS进一步调节煤气进气阀、煤气出气阀的开度至1/2；
S4、S1中煤气温度T>35℃时，初冷器控制站DCS进一步调节煤气进气阀、煤气出气阀的开度至1/4；
S5、S1中煤气温度T<25℃时，判定上段循环水池水质条件，水质条件不好则由初冷器控制站DCS启动上段循环水池净化程序；
S6、S1中煤气温度T<25℃时，判定下段循环水池水质条件，水质条件不好则由初冷器控制站DCS启动下段循环水池净化程序。
本发明技术方案的进一步改进在于：S5中，上段循环水池净化程序，具体包括以下步骤：
S5.1、初冷器控制站DCS开启上段排污阀，并实时获取第一液位传感器测量上段循环水池液位L1；
S5.2、当液位L1<4.5米时，初冷器控制站DCS关闭上段排污阀，开启地下水泵、地下水补充阀门和联通阀，为上段循环水池补水；
S5.3、当液位L1>5米时，初冷器控制站DCS关闭地下水泵、地下水补充阀门和联通阀，完成上段循环水池净化。
本发明技术方案的进一步改进在于：S6中，下段循环水池净化程序，具体包括以下步骤：
S6.1、初冷器控制站DCS开启下段排污阀，并实时获取第二液位传感器测量下段循环水池液位L2；
S6.2、当液位L2<4.5米时，初冷器控制站DCS关闭下段排污阀，开启地下水泵和地下水补充阀门，为下段循环水池补水；
S6.3、当液位L2>5米时，初冷器控制站DCS关闭地下水泵和地下水补充阀门，完成下段循环水池净化。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1、本发明通过将煤气出口管线上的煤气温度传感器引入初冷器控制站DCS，并通过初冷器控制站DCS对煤气进气阀与煤气出气阀开度的控制，实现根据煤气温度对煤气流量的自动调节，提高煤气冷却的效率。
2、本发明通过增加地下补水装置，并在煤气温度偏高的情况下由初冷器控制站DCS自动启用，提高了初冷器下段的冷却效率，减少煤气中的杂质。
3、本发明通过初冷器控制站DCS获取液位计信息，并自动控制排污阀门的开启与关闭，实现上、下段循环水池的自动排污。
4、本发明通过设置联通阀，使上、下段循环水池联通，通过地下补水装置对上段循环水池进行自动补水，改变了调用地下水间接补水的方式，提升了地下水补水的效率。
5、本发明通过设置合理的控制方法提高煤气的冷却效率，实现初冷器水循环系统排污与补水的自动控制。
附图说明
图1是本发明控制方法流程图；
图2是本发明系统结构示意图；
其中，1、初冷器，1-1、煤气入口管线，1-2、煤气进气阀，1-3、煤气出口管线，1-4、煤气出气阀，1-5、温度传感器，2、上段水循环装置，2-1、上段循环水池，2-2、上段循环回水管线，2-3、上段循环进水管线，2-4、上段排污管线，2-5、第一液位传感器，2-6、第一水泵，2-7、第一阀门，2-8、排污阀， 3、下段水循环装置，3-1、下段循环水池，3-2、下段循环水池，3-3、下段循环进水管线，3-4、下段排污管线，3-5、第二液位传感器，3-6、第二水泵，3-7、第二阀门，3-8、下段排污阀，4、地下补水装置，4-1、地下水补充管线，4-2、地下水泵，4-3、地下水补充阀门，5、联通阀，6、初冷器控制站DCS。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明：
如图2所示，一种初冷器水循环系统，包括将炼焦得到的煤气进行冷却的初冷器1、在初冷器1一段对煤气进行降温的上段水循环装置2、在初冷器1二段对煤气进行降温的下段水循环装置3、与下段水循环装置3一起对初冷器1二段对煤气进行进一步降温的地下补水装置4、控制上段水循环装置2与下段水循环装置3液位平衡的联通阀5和初冷器控制站DCS6。
初冷器1包括安装煤气进气阀1-2的煤气入口管线1-1、依次安装温度传感器1-5和煤气出气阀1-4的煤气出口管线1-3，通过将煤气出口管线1-1上的煤气温度传感器1-5引入初冷器控制站DCS6，并通过初冷器控制站DCS5对煤气进气阀1-2与煤气出气阀1-3开度的控制，实现根据煤气温度对煤气流量的自动调节。
上段水循环装置2包括用于储存循环水的上段循环水池2-1、连接上段循环水池2-1入口与初冷器1一段水出口的上段循环回水管线2-2、连接上段循环水池2-1出口与初冷器1一段水入口的上段循环进水管线2-3和上段循环水池2-1底部设置的上段排污管线2-4；所述上段循环水池2-1安装第一液位传感器2-5；所述上段循环进水管线2-3上安装为上段水循环提供动力的第一水泵2-6和第一阀门2-7；所述上段排污管线2-4上安装上段排污阀2-8。
下段水循环装置3包括用于储存循环水的下段循环水池3-1、连接下段循环水池3-1入口与初冷器1二段水出口的下段循环回水管线3-2、连接下段循环水池3-1出口与初冷器1二段水入口的下段循环进水管线3-3和下段循环水池3-1底部设置的下段排污管线3-4；所述下段循环水池3-1安装第二液位传感器3-5；所述下段循环进水管线3-3上安装为下段水循环提供动力的第二水泵3-6和第二阀门3-7；所述下段排污管线3-4上安装下段排污阀3-8。
联通阀5安装在上段循环回水管线2-2与下段循环回水管线3-2之间的管线上；通过设置联通阀5，使上、下段循环水池联通，通过地下补水装置4对上段循环水池2-1进行自动补水，改变了调用地下水间接补水的方式，提升了地下水补水的效率。
利用初冷器备用过程，对初冷器下段进水管线进行改造，新增一条外径尺寸为φ80地下水补水管线4-1,并安装为地下水流入下段循环进水管线3-3提供动力的地下水泵4-2和地下水补充阀门4-3；通过增加地下补水装置4，并在煤气温度偏高的情况下由初冷器控制站DCS6自动启用，提高了初冷器下段的冷却效率，减少煤气中的杂质。
初冷器控制站DCS6采集温度传感器1-5、第一液位传感器2-5和第二液位传感器3-5的数据，并控制煤气进气阀1-2、煤气出气阀1-4的开度和第一水泵2-6、第一阀门2-7、第二水泵3-6、第二阀门3-7、地下水泵4-2、地下水补充阀门4-3、上段排污阀2-8、下段排污阀3-8和联通阀5的开关。
初冷器上段水循环系统正常运行时，第一水泵2-6和第一阀门2-7开启，上段循环水从上段循环水池2-1经上段循环进水管线2-3进入初冷器1一段，对煤气进行初步冷却，经上段循环回水管线2-2回流至上段循环水池2-1，上段循环水池2-1液位保持在5米。
初冷器下段水循环系统正常运行时，第二水泵3-6和第二阀门3-7开启，下段循环水从下段循环水池3-1经下段循环进水管线3-3进入初冷器1二段，对煤气进行进一步冷却，经下段循环回水管线3-2回流至下段循环水池3-1，液位保持在5米，冷却后煤气温度为20～25℃。
如图1所示，一种初冷器水循环系统的控制方法，步骤如下：
S1、初冷器控制站DCS6获取温度传感器1-5测量的初冷器1出口的煤气温度T。
S2、S1中煤气温度T>25℃时，初冷器控制站DCS6开启地下水泵4-2和地下水补充阀门4-3。
S3、S1中煤气温度30℃<T<35℃时，初冷器控制站DCS6进一步调节煤气进气阀1-2、煤气出气阀1-4的开度至1/2，调节煤气流量，提高煤气冷却的效率。
S4、S1中煤气温度T>35℃时，初冷器控制站DCS6调节煤气进气阀1-2、煤气出气阀1-4的开度至1/4，调节煤气流量，提高煤气冷却的效率。
S5、S1中煤气温度T<25℃时，判定上段循环水池2-1水质条件，水质条件不好则由初冷器控制站DCS6启动上段循环水池2-1净化程序：
S5.1、初冷器控制站DCS6开启上段排污阀2-8，并实时获取第一液位传感器2-5测量上段循环水池2-1液位L1；
S5.2、当液位L1<4.5米时，初冷器控制站DCS6关闭上段排污阀2-8，开启地下水泵4-2、地下水补充阀门4-3和联通阀5，地下水进入下段循环水池3-1，提高下段循环水池3-1液位，通过联通阀5平衡下段循环水池3-1与上段循环水池2-1的液位，为上段循环水池2-1补水；
S5.3、当液位L1>5米时，初冷器控制站DCS6关闭地下水泵4-2、地下水补充阀门4-3和联通阀5，完成上段循环水池2-1排污。
S6、S1中煤气温度T<25℃时，判定下段循环水池3-1水质条件，水质条件不好则由初冷器控制站DCS6启动下段循环水池3-1净化程序：
S6.1、初冷器控制站DCS6开启下段排污阀3-8，并实时获取第二液位传感器3-5测量下段循环水池3-1液位L2；
S6.2、当液位L2<4.5米时，初冷器控制站DCS6关闭下段排污阀3-8，开启地下水泵4-2和地下水补充阀门4-3，为下段循环水池3-1补水；
S6.3、当液位L2>5米时，初冷器控制站DCS6关闭地下水泵4-2和地下水补充阀门4-3，完成下段循环水池3-1排污。
综上所述，本发明通过将煤气出口管线上的煤气温度传感器引入初冷器控制站DCS，并通过初冷器控制站DCS对煤气进气阀与煤气出气阀开度的控制，实现根据煤气温度对煤气流量的自动调节；通过增加地下补水装置，并在煤气温度偏高的情况下由初冷器控制站DCS自动启用，提高了初冷器下段的冷却效率，减少煤气中的杂质；通过初冷器控制站DCS获取液位计信息，并自动控制排污阀门的开启与关闭，实现上、下段循环水池的自动排污；通过设置联通阀，使上、下段循环水池联通，通过地下补水装置对上段循环水池进行自动补水，改变了调用地下水间接补水的方式，提升了地下水补水的效率；通过设置合理的控制方法提高煤气的冷却效率，实现初冷器水循环系统排污与补水的自动控制。
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